Forschung kompakt

Hilfe für mehr Beweglichkeit

Steinbeis-Studie zur Wirksamkeit orthopädischer Hilfsmittel

Für Hilfsmittel zahlten die Krankenkassen im Jahr 2012 fast sieben Milliarden Euro. Einen wichtigen Anteil daran haben orthopädische Produkte. Um einen Nutzen sicherzustellen sind für die Produkte, die im Hilfsmittelkatalog aufgenommen sind, Unbedenklichkeitsund Wirksamkeitsnachweise vom Hersteller gesetzlich gefordert. Das Steinbeis-Transferzentrum Biomechanik, Training und Sporttechnologie (BTS) hat in einer Studie die Eigenschaften von drei verschiedenen Fuß-Unterschenkel-Stabilisierungskonzepten zur Therapie nach Achillessehnenverletzungen und -operationen untersucht.

Stabilisationsschuhe bei Achillessehnenschädigung sind industriell konfektioniert hergestellte, hohe Stiefel. Eingearbeitete, herausnehmbare und anpassbare Verstärkungselemente sichern die Achillessehne. Im vorderen Bereich ist eine stabile, formbare Lasche eingearbeitet. Es kommen aber auch Geh-Gipsverbände oder abnehmbare Gips-Ersatzsysteme zum Einsatz. Für Band- und Sehnenverletzungen ohne knöcherne Begleitverletzungen werden zunehmend funktionell stabilisierende Therapie-Konzepte angewandt, die den negativen Folgen einer vollständigen Immobilisation (z. B. Muskelschwund) vorbeugen sollen.

Im Rahmen der Studie haben im Biomechanik-Labor des Steinbeis- Transferzentrums gesunde Versuchspersonen die verschiedenen Hilfsmittel auf einem Laufband bei Gehgeschwindigkeit jeweils 15 Minuten getragen. Die mechanisch stabilisierende Wirkung wurde direkt am Unterschenkel beim Gehen erfasst, zusätzlich wurden die Muskelaktivität mit einer Oberflächen-Elektromyografie und die Druckverteilungen unter dem Schuh bei jedem Schritt gemessen. Miniaturisierte Beschleunigungssensoren haben darüber hinaus die Schwingungen an der Achillessehne gemessen. Die Stabilisierungswirkung aller drei Hilfsmittel war vergleichbar. Die Muskelaktivierung in der Standbeinphase beim Gehen unterschied sich jedoch. Komplexe biomechanische Analysen können helfen, neue Erkenntnisse über die funktionellen Eigenschaften orthopädischer Hilfsmittel zu gewinnen.

3D-Druck digitaler Gebäudemodelle

Steinbeis-Experten erproben Druckverfahren

Zur Veranschaulichung städtebaulicher Projekte werden oftmals 3D-Visualisierungen zur Kommunikation mit Entscheidungsträgern und betroffenen Bürgern eingesetzt. In der Vergangenheit wurden dazu überwiegend physikalische Modelle verwendet, die im Modellbau gefertigt wurden. Durch die rasante technische Entwicklung von 3D-Druckern ist die traditionelle Trennung von physikalischem und digitalem Modell hinfällig. Mit modernen 3D-Druckern können aus digitalen Modellen bei Bedarf kostengünstig physikalische 3DModelle automatisch abgeleitet werden. Am Steinbeis-Transferzentrum Technische Beratung an der Hochschule für Technik Stuttgart werden entsprechende 3D-Druckverfahren erprobt und umgesetzt.

Das Zentrum setzt 3D-Drucker bereits seit 2010 im Architekturbereich zur Erstellung physikalischer Modelle auf Basis von digitalen 3D-Modellen ein. Ausgangsbasis ist ein digitales 3D-Gebäudemodell im Format CityGML. Nach einer Qualitätsprüfung wird das Modell in ein für den 3D-Drucker handhabbares Format konvertiert und Schicht für Schicht gedruckt. Dabei kommt ein 3D-Drucker des Typs ZPrinter 450 zum Einsatz, mit dem detaillierte 3D-Vollfarbmodelle erzeugt werden können. Mittels einer Walze trägt er eine ca. 0,1 mm dünne Pulverschicht auf. Anschließend wird ein flüssiges Bindemittel entsprechend der Modellgeometrie verteilt, so dass die Pulverschicht dort aushärtet, wo das Modell entstehen soll. Dies wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das Modell fertig gedruckt ist. Die Modellgröße wird durch den Bauraum des 3D-Druckers nach oben begrenzt. Sollen größere Modelle gedruckt werden, muss das Modell geeignet in passende Teilmodelle zerlegt werden, die nach dem Druck zusammengesetzt werden können. Die Steinbeis-Experten haben mit diesem Verfahren beispielsweise ein Modell der Inselhalle Lindau gedruckt. 3D-Drucker bieten insbesondere in Kombination mit photogrammetrischer Datenerfassung interessante Perspektiven. Web-basierte Dienste rekonstruieren aus Fotos bereits heute druckbare 3D-Modelle. Damit können auch Privatpersonen 3D-Modelle schnell erstellen und drucken.

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